2019-6-10

ISSN 0536-1028 (Print)
ISSN 2686-9853 (Online)

DOI: 10.21440/0536-1028-2019-6-90-97

Шаихова Д. Р. Перспективы использования Acidithiobacillus ferrooxidans в биовыще- лачивании металлов из отходов производства // Известия вузов. Горный журнал. 2019. № 6. С. 90–97. DOI: 10.21440/0536-1028-2019-6-90-97

Введение. Снижение качества минерального сырья и проблемы экологической безопасности актуализируют развитие технологии биологического выщелачивания, где ключевым микроорганизмом является Acidithiobacillus ferrooxidans.
Методология. Анализ биотехнологий переработки бедного и труднообогатимого минерального сырья. Биологическая характеристика Acidithiobacillus ferrooxidans. Данный микроорганизм – грамотрицательный, хемоавтотрофный, ацидофильный аэроб, который растет при 1,0–4,5 pH и широком диапазоне температур. A. ferrooxidans является объектом многих исследований, так, недавно были открыты магнитосомы, а также полностью просеквенировано 8 штаммов. A. ferrooxidans использует Fe2+ и S 0 в качестве доноров электронов, а O 2, S 0 или Fe 3+ – в качестве акцепторов электронов.
Механизмы и технологии биовыщелачивания. Возможные механизмы биовыщелачивания сульфидных руд представляют собой большой интерес для исследования, так как на данный момент существуют три равносильные теории: контактный, бесконтактный и кооперативный механизмы. В промышленных масштабах различают кучное, подземное и чановое бактериальное выщелачивание.
Перспективные направления. На данный момент одно из перспективных направлений исследования – потенциальное применение A. ferrooxidans для переработки металлов из бытовых отходов. Также изучается устойчивость штаммов к тяжелым металлам, проблемы экологической безопасности при добыче и переработке минерального сырья и др. Также опубликованы методические рекомендации к проведению молекулярно-генетических исследований.
Область применения результатов. Применение биогеотехнологий позволит вовлечь в переработку бедное и труднообогатимое минеральное сырье, повысить эффективность извлечения полезных компонентов, а также обеспечить охрану окружающей среды.
Ключевые слова: биовыщелачивание; Acidithiobacillus ferrooxidans; микроорганизмы; гидро-
металлургия; биотехноогии.

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Ягафарова Г. Г., Кутлиахметов А. Н., Сафарова В. И., Кубарева С. Ю. Роль тионовых бактерий в выщелачивании металлов из породных отвалов на Учалинском горно-обогатительном комбинате //Георесурсы. 2012. № 6 (48). С. 84–87.
2. Yan L., Yin H. H., Zhang S. A., Leng F. F., Nan W. B., Li H. Y. Biosorption of inorganic and organic arsenic from aqueous solution by Acidithiobacillus ferrooxidans BY-3 // J. Hazard Mater. 2010. No. 178(1–3). P. 209–217.
3. Zhang S., Yan L., Xing W., Chen P., Zhang Y., Wang W. Acidithiobacillus ferrooxidans and its
potential application // Extremophiles. 2018. No. 22. P. 563–580.
4. Valdés J. Pedroso I., Quatrini R., Dodson R. J., Tettelin H., Blake R., Eisen J. A., Holmes D. S.
Acidithiobacillus ferrooxidans metabolism: from genome sequence to industrial application // BMC Genom. 2008. No. 9(1). P. 597–620.
5. Hedrich S., Schlömann M., Johnson D. B. The iron-oxidizing proteobacteria // Microbiology. 2011. No. 157(6). P. 1551–1564.
6. Schrader J. A., Holmes D. S. Phenotypic switching of Thiobacillus ferrooxidans // J. Bacteriol.
1988. No. 170(9). P. 3915–3923.
7. Yan L., Zhang S., Chen P., Wang W., Wang Y., Li H. Magnetic properties of Acidithiobacillus
ferrooxidans // Mater. Sci. Eng. 2013. No. 33(7). P. 4026–4031.
8. Yan L., Yue X., Zhang S., Chen P., Xu Z., Li Y., Li H. Biocompatibility evaluation of magnetosomes formed by Acidithiobacillus ferrooxidans // Mater. Sci. Eng. 2012. No. 32(7). P. 1802–1807.
9. Ulloa R., Moya-Beltrán A., Issotta F., Nuñez H., Covarrubias P. C., Donati E. R., Quatrini R.,
Giaveno A. Metagenome-derived draft genome sequence of Acidithiobacillus ferrooxidans RV1 from an abandoned gold tailing in Neuquén, Argentina // Solid State Phenom. 2017. No. 262. P. 339–442.
10. Osorio H., Mangold S., Denis Y., Ñancucheo I., Esparza M., Johnson D. B., Bonnefoy V., Dopson M., Holmes D. S. Anaerobic sulfur metabolism coupled to dissimilatory iron reduction in the extremophile Acidithiobacillus ferrooxidans // Appl. Environ. Microbiol. 2013. No. 79(7). P. 2172–2181.
11. Ishii T., Kawaichi S., Nakagawa H., Hashimoto K., Nakamura R. From chemolithoautotrophs to electrolithoautotrophs: CO2 fixation by Fe(II)-oxidizing bacteria coupled with direct uptake of electrons from solid electron sources // Front Microbiol. 2015. No. 6. P. 994–1003.
12. Sugio T., Hirayama K., Inagaki K., Tanaka H., Tano T. Molybdenum oxidation by Thiobacillus
ferrooxidans // Appl. Environ. Microbiol. 1992. No. 58(5). P. 1768–1771.
13. Temple K. L., Colmer A. R. The autotrophic oxidation of iron by a new bacterium, Thiobacillus ferrooxidans // J. Bacteriol. 1951. No. 62(5). P. 605–611.
14. Brierley C. L. How will biomining be applied in future? // T. Nonferr. Metal. Soc. 2008. No. 18(6). P. 1302–1310
15. Mahmoud A., Cézac P., Hoadley A. F. A., Contamine F., D’Hugues P. A review of sulfide minerals microbially assisted leaching in stirred tank reactors // Int. Biodeterior Biodegrad. 2017. No. 19. P. 118–146.
16. Dong Y., Lin H., Xu X., Zhou S. Bioleaching of different copper sulfides by Acidithiobacillus
ferrooxidans and its adsorption on minerals // Hydrometallurgy. 2013. No. 140. P. 42–47.
17. Tipre D. R., Dave S. R. Bioleaching process for Cu–Pb–Zn bulk concentrate at high pulp density // Hydrometallurgy. 2014. No. 75(1). P. 37–43.
18. Tipre D. R., Vora S. B., Dave S. R. Medium optimization for bioleaching of metals from Indian
bulk polymetallic concentrate // Indian J. Biotechnol. 2004. No. 3. P. 86–91.
19. Watling H. R. The bioleaching of nickel-copper sulfides // Hydrometallurgy. 2008. No. 91(1–4). P. 70–88.
20. Muñoz J. A., Ballester A., González F., Blázquez M. L. A study of the bioleaching of a Spanish
uranium ore. Part II: orbital shaker experiments // Hydrometallurgy. 1995. No. 38(1). P. 59–78.
21. Qiu G., Li Q., Yu R., Sun Z., Liu Y., Chen M., Yin H., Zhang Y., Liang Y., Xu L. Column bioleaching of uranium embedded in granite porphyry by a mesophilic acidophilic consortium // Bioresour. Technol.
2011. No. 102(7). P. 4697–4702.
22. Теляков Н. М., Дарьин А. А., Луганов В. А. Перспективы применения биотехнологий в металлургии и обогащении // Записки Горного института. 2016. T. 217. С. 113–124.
23. Gentina J. C., Acevedo F. Microbial ore leaching in developing countries // Trends in Biotechnology. 1985. Vol. 3. No. 4. P. 86–89.
24. Хомченкова А. С. Исследование влияния различных концентраций солей тяжелых металлов на рост культуры ацидофильных хемолитотрофных микроорганизмов // ГИАБ. 2016. № S31.
C. 217–222.
25. Хайнасова Т. С., Левенец О. О., Трухин Ю. П. Применение иммобилизации микроорганизмов в биовыщелачивании // ГИАБ. 2016. № S31. C. 235–246.
26. Рогатых С. В., Мурадов С. В. Методические рекомендации к проведению молекулярно-биологического анализа аборигенных микробных ассоциаций медно-никелевых месторождений //ГИАБ. 2016. № S31. C. 195–204.


Поступила в редакцию 7 мая 2019 года